Cum se folosește supraconductibilitatea fulerenelor
Articol de Alexey Kirillov
Îmi cer imediat scuze că am explicat lucruri evidente... va fi ceva mai coerent, dar făcut de dragul celor care au văzut ultima oară fizica la școală (într-un sicriu și papuci albi, „ultimul apel” este înmormântarea ei solemnă). Pe baza unor idei postate pe site, aceasta este puțin o cerință. :) (Personal, citesc fizica la nevoie... Sunt student :)
În același timp, rezistența rețelei unor astfel de nanobbile și nanotuburi este, de asemenea, mai mare decât la nivel, toată lumea știe despre rezistența rețelei de diamant (același carbon), rezistența majorității fulerenelor este de multe ori mai mare (există fara defecte – vacante, luxatii etc.).prostii care strica zumzetul chiar si in cele mai rezistente baruri).
O mică digresiune lirică: ce este o baterie supraconductoare? Un inel supraconductor, unde este condus un curent inuman. Curentul dintr-un astfel de inel se rotește pentru totdeauna (până la distrugerea inelului), creând un câmp magnetic monstruos în exterior, în care energia este în cele din urmă stocată. Când este necesar - cu ajutorul unui dispozitiv special (plumb de curent), au distrus supraconductivitatea într-o zonă mică, au pus curentul cât au vrut. Când a fost necesar, l-au distrus, l-au primit. Confortabil, frumos, în jurul secolului XXI. (Sau ar trebui să spunem „XXII” acum? :)
De ce nu se aplică acest lucru? Probleme: marisarcini mecanice, câmpuri magnetice mari în exterior (și schimbările lor rapide mari, ceea ce, de asemenea, nu este o bucurie), complexitate cu curenti conducători pentru curenți mari, complexitate cu materiale (nu ieftine), cerința pentru temperaturi scăzute. Ultima problemă nu este o problemă pentru instalațiile mari. Restul sunt încet, dar rezolvate. Adică se rezolvă, dar încet.
Să ne uităm la acest carbon. Durabilitate fantastică (după orice standard). Ieftinitate impresionantă (în viitor). De aici concluzia: bateriile ar trebui construite pe fullerene (simplu, nu? :) Nu, asta nu este o idee, ideea este mai departe :).
Desigur, crearea unui inel supraconductor din fulerenele obținute astăzi este imposibilă: ele sunt puternice în sine, dar cum să „legați” aceste bile și segmente de tub fără a pierde proprietățile mecanice (și supraconductivitatea pe parcurs, mecanismul său este fononic și într-o structură compozită totul este simultan, va fi diferit)
Primul - să producă o baterie suficient de mare în întregime dintr-o monomoleculă de carbon (unele C2136412346021732937234287) păstrând în același timp toate farmecele supraconductivității - o vom lăsa descendenților îndepărtați. Ei pot fi capabili să calculeze și să producă toate acestea. În mod clar nu suntem.
Al doilea este să pompați fullerene mici „obișnuite” cu energie. Luăm o găleată cu fullerene prefabricate, o umplem cu heliu lichid. În plus, pompăm în ele în conformitate cu tehnologia corectă (vezi mai jos, de fapt, cea mai interesantă și mai confuză) energie până la „Nu vreau” și tragem găleata în portul spațial. Este usor de tras (si in general de depozitat) deoarece toata galeata in total are exact zero camp magnetic in exterior, pana la fluctuatii (microringele in sine se rotesc astfel incat se compenseaza intre ele). Principalul lucru aici este să nu se încălzească din neatenție.
Cum poți recupera energie de la ei? Doar. Dacă luați câteva dintre aceste inele și le încălziți la o temperatură decare supraconductivitate dispare, toată energia pompată în ele va fi eliberată sub formă de căldură. Și această energie nu este copilărească, conform estimărilor mele (mai degrabă pesimiste) - ceva în jur de 10 GJ/kg (
100-1000 eV/moleculă) ce
energie de oxidare a 100 kg hidrogen (adică reacția a 100 kg hidrogen și 800 kg oxigen, în total - 900 kg combustibil! Împotriva unui kg!). Mai mult decât atât, temperatura în punctul de „prăbușire” este de zeci și sute de mii de grade, e dracu’, e așa dracu’ că trebuie să strici sistemul magnetic pentru a-l menține înăuntru. Și eficacitatea rachetei (în ceea ce privește raportul dintre încărcătura de ieșire și cantitatea de combustibil) depinde direct de temperatura din camera de ardere și de energia specifică a combustibilului. Eficiența acestei rachete va fi enormă, puteți zbura pe Marte într-o benzinărie. Pe ea și înapoi. Cu toate acestea, pentru călătorii lungi există reactoare viguroase, care sunt mai convenabile și mai ieftine dacă aveți nevoie de o forță lungă. Sau într-o zi o fuziune termonucleară aplicabilă în spațiu se va maturiza acolo, cine știe... nu contează. Este important ca pe combustibilul descris să se poată porni de pe Pământ și să sari cu ușurință pe orbite joase, fără a te teme în mod special pentru mediu.
Minusul evident al ideii este din nou intensitatea energetică a acestui combustibil. Dacă, din cauza lipsei de răcire, un rezervor cu un astfel de combustibil explodează, acesta va diferi de explozia unei bombe mici cu hidrogen numai în absența neutronilor multi-MeV. Și chiar și atunci... o întrebare. :)
Al doilea dezavantaj, însă, corectabil odată cu creșterea tehnologiei, este costul combustibilului. Producția sa este departe de a fi o ocupație liberă. Eu il vad asa:
Idei bazate.Ne-fizicieni, săriți peste asta, încerc să fiu deștept. Fizicieni, săriți peste asta, nu este nimic inteligent aici :)
o nanostructură (nu neapărat făcută numai din carbon) este o nanostructură supraconductoare care are o linie de excitație, cum ar fi „ușortranziție „interzisă” undeva în energiile optice (dar nu foarte mari!). Mai mult, o astfel de linie și o astfel de energie încât, după ce a fost excitat, inelul își pierde complet supraconductivitatea. Nu mă întrebați ce fel de inel este acesta, cum să-l fac ieftin în cantități mari și ce fel de lungime de undă sunt implicat în strategie. :) Dar gama este mare, cred că o astfel de structură poate fi găsită. Toate.
Punem o găleată cu inele în câmp, pornim laserul, oprim laserul. Inelele, imediat după radiația cuantumului pe care l-au împins cu forță, își vor înghiți bucata de câmp magnetic. Și va fi bine.
ideea s-a terminat :)
Resping cu indignare propunerile de a câștiga un Premiu Nobel făcând fullerena necesară și pompând-o în modul descris. Sunt lipsit de ambiție. :)
Hmm, ceva ca un articol auto-rulat, deși trebuia să facă un săpun scurt. Limba. :) Hmm. :)